相关知识
一、充电系统的组成
汽车充电系统和汽车加油系统相类似,是一种给汽车“加电”的能源供给系统,可以快速高效地给电动汽车充电。它由动力电池组件、DC/DC转换器、车载充电器、高压控制盒、快充口(直流)、慢充口(交流)等组成,图4-1是北汽E160的充电系统各部件在实车上的位置。下面我们将对车载充电机、高压控制盒、DC/DC转换器进行介绍。
图4-1
1.车载充电机
车载充电机的主要功能是将220 V交流电转换为高压直流电为动力电池进行充电。同时提供过压、欠压、过流、欠流等多种保护措施,当充电系统出现异常时会切断供电。
随着电动汽车品牌和种类的增多,电动汽车充电接口显得尤为重要。电动汽车车身一般有两个充电接口:快充充电接口(DC接口)、慢充充电接口(AC接口),充电接口一般多见于车头/车尾(藏于车标后面)和后翼子板上,如图4-2所示。
图4-2
【小提示】
在充电之前务必先检查充电线是否破损,防止漏电事故的发生。充电时,先将充电器的输出端插头与电池充电插孔连接,再将充电器输入端插头接通交流电源,充满后须先切断电源再拔下充电器。
2.高压控制盒
高压控制盒主要用于对动力电池中储存的电能进行输出及分配,实现对支路用电器件的切断和保护。高压控制盒共有5个接线口,分别连接快充、动力电池、电机控制器和其他高压接插件;其内部有2~3个接触器,用来控制高压电路与动力电池组的通断。图4-3是北汽E160的高压控制盒各个功能接口的位置。
图4-3
3.DC/DC转换器
DC/DC转换器的主要作用是将动力电池高压直流电转换成14 V低压直流电,向低压蓄电池及全车低压用电设备供电。北汽E160 DC/DC转换器共有4处接线口,分别为低压输出负极、低压输出正极、低压控制端、高压输入端。
二、充电过程
当充电枪插上时,BMS会接收到充电信号,并根据动力电池的状态,调整充电电压(慢充在车载充电器上调整,快充在充电桩上调整),并控制高压控制盒的接触器接通,充电电流顺利接通至动力电池,开始充电。辅助电池如果需要充电,只能获取来自动力电池的电能,动力电池的电能会通过高压控制盒流经DC/DC,动力电池电压会被转换至14 V左右并对辅助电池充电。
三、充电方式
1.快速充电
快速充电一般多见于纯电动车辆,2~3 h可充满,但是考虑到电池寿命,不建议频繁使用此种方式。此种方式为纯直流充电,充电器接口额定电压可达到750 V、额定电流一般有125 A和250 A两种。进行充电时,快充CAN(充电通信)与BMS(电源管理系统)进行数据交换,根据高压电池状况确定充电电压,变压直接在充电桩上实现。注意:快速充电只有在专用充电桩上才能完成,各端子含义如图4-4所示。
图4-4
2.慢速充电
慢速充电一般是在车库中进行,需要充电6~8 h,大部分厂家要求客户一周至少进行一次慢充,一个月至少进行一次均衡充电(充电完成后,继续慢充1~2 h)。此种方式为交流充电,充电器接口额定电压可达到250 V左右,额定电流一般有16 A和32 A两种,充电电压的变化一般是在车上实现。各端子含义如图4-5所示。
图4-5
3.超级充电
超级充电现只见于美国特斯拉公司自己的超级充电站,这是一种更加快速的充电方式,大约30 min能将电池充至70%,但是后续的30%会较难充满。其充电的具体形式与快速充电类似,特斯拉公司在车上BMS(电源管理系统)上进行了独到的电池控制设计,此类充电方式暂时不适用于其他车辆。
4.便携式充电
部分厂家在车辆上设计了便携式充电的方式,此类充电一般需要10~12 h,具体充电形式与慢速充电类似。充电电压为家用电220 V,电流一般只有8 A,便携式充电可以在任何有家用电的地方进行充电,可用于充电条件受限的地方和其他应急情况。
四、安全充电的注意事项
①在充电作业的操作过程中,不允许周围的人接触操作员、车辆和供电设备。
②先将充电手柄与车身插座连接,再对充电装置进行操作。
③充电结束后,要先关闭充电装置,然后将充电手柄与车身分离,并将车身充电口盖好。
④当充电桩出现故障时,立即通知相关专业人员进行解决,操作人员不可任意处理。
⑤下雨天也可以进行充电,但在充电的插拔过程中要注意对插拔充电手柄和充电口的遮雨防护。如果遇到雷雨等极端天气建议停止充电作业。
⑥充电前需要检查插座和插孔以及导线的状态是否良好。
⑦在充电过程中,不允许插入钥匙并进行启动等操作。
⑧充电设备的有些模块内部可能会产生电火花,为避免出现意外,请不要在加油站、有易燃气体或液体的地方进行充电作业。
五、充电步骤
1.快速充电的步骤
①关闭点火开关,拔出钥匙,等待10 s。
②从车内拉动位于仪表板总成处的快速充电口开启拉手(见图4-6)。
③从车外打开快充口小门盖。
④松开塑料卡扣(见图4-7)。
⑤打开塑料盖(见图4-8)。
⑥连接充电枪,请对准连接位置。
图4-6
图4-7
图4-8
2.慢速充电的步骤——使用交流充电桩
①关闭点火开关,拔出钥匙。
②用手轻按慢速充电口小门右侧中间部位,小门轻微弹出,拉开小门。
③松开塑料卡扣。
④打开塑料盖(见图4-9)。⑤将7脚/7脚充电线一端的充电手柄与车身慢速充电口的充电插座相连接(见图4-10)。
⑥将7脚/7脚充电线另一端充电手柄与慢速充电桩充电插座相连接,接入电网(见图4-11)。
图4-9
图4-10
图4-11
六、新能源汽车不能充电故障诊断与排除
根据故障现象,我们将新能源汽车不能充电故障划分为四大类。
第一类:物理连接完成,已启动充电,但不能充电。
第二类:充电中途停止充电。
第三类:电池组充电异常。
第四类:充电机不充电。
根据这四类充电故障状态,其造成故障可能的原因以及相应的解决对策见表4-1— 表4-4。
表4-1 第一类故障的原因及解决对策
表4-2 第二类故障的原因及解决对策
表4-3 第三类故障的原因及解决对策
表4-4 第四类故障的原因及解决对策
一般新能源车不能充电的故障都主要为充电源到电动车空气开关之间的电路出现故障,一旦出现不能充电的故障应逐一进行排除。首先考虑充电桩是否能用,其次考虑充电器是否完好或连接正常,最后考虑开关是否处于工作状态。若仍不能排除故障再运用之前所讲的知识点对可能存在的故障点进行排查,直至找到故障原因。若自己不能排除,则需要送去专门的维修厂进行检查。
【小提示】
对于车用动力电源系统,充电过程中应开启通风系统,否则会出现高温保护,并定期使用充电设备为动力电池充满电(建议每200 km一次,最多不超过1 000 km一次)。长期存放不使用车辆时,请务必先充电至100%,并断开维修塞;如果存放时间超过三个月,必须要对电池进行充电,否则可能会引起电池过放,造成不可修复的故障,且充电时采用慢充(即车载充电)方式为宜。